PostgreSQL的内存管理机制十二：共享内存/shmem分配

chenjiali

pg的内存除了AllocSet/MemoryContext外，另一个主要部分就是共享内存（shared memory）。这一节讨论共享内存（简写shmem）的分配。

pg在reset_shared()这个函数里，计算数据缓冲、xlog、clog、共享进程、子事务、并发控制、轻量级锁、backend进程等需要的共享内存，调用shmget()函数在堆上分配，用PGShmemHeader *类型的ShmemSegHdr变量的index成员指向调用hash_create()创建的共享内存索引——可扩展哈希表索引"ShmemIndex"；totalSize成员中记录分配的shmem大小。

有了共享内存和共享内存索引，再加上一个共享内存锁（关于此锁及pg中的其它锁，是一个需要很多字才能讨论清楚的点，以后专门讨论），就可以分配共享内存了。

分配共享内存时，先把要分配内存的结构做对齐处理，然后回去共享内存锁，接着判断要分配的内存大小，大于8k的需要做块对齐，从共享内存的空闲共享内存偏移量处分配所需大小内存，判断所分配内存是否超过了共享内存的末尾地址，如果超过，释放锁，报错"out of sharedmemory"，如果没有超过，释放锁，设置新的空闲共享内存偏移量，返回分配的共享内存地址。

 

 

 

共享内存分配流程图

　　

 

　　

    到这儿貌似共享内存分配很简单，已经讨论完，其实不然，通常分配共享内存时还需要在共享内存索引表"ShmemIndex"加一个索引，为了清楚，再把这个索引图放到下面，复习一下。

共享内存及其索引"ShmemIndex"结构图

　　
 
　　
下面举个在shmem上分配xlog相关内存的例子，串一下分配的过程。
　　
在XLOGSHmemInit()中分配xlog相关内存，初始化控制文件data/global/pg_control相关数据结构及事务日志xlog相关数据结构，在XLOGSHmemInit()函数里，首先在shmem的哈希表索引"ShmemIndex"上给控制文件pg_control增加一个HashElement和ShmemIndexEnt（entry），在shmem里根据ControlFileData大小调用ShmemAlloc()分配内存空间，使ShmemIndexEnt的成员location指向该空间，size成员记录该空间大小。
　　
XLOGSHmemInit()调用ShmemInitStruct()，在其中调用hash_search()在哈希表索引"ShmemIndex"中查找"XLOGCtl"，如果没有，就在shmemIndex中给"XLOG Ctl"分一个HashElement和ShmemIndexEnt（entry），在其中的Entry中写上"XLOG Ctl"。返回ShmemInitStruct()，再调用ShmemAlloc()在共享内存上给"XLOG Ctl"相关结构（见下面“XLog相关结构图”）分配空间，设置entry（在这儿及ShmemIndexEnt类型变量）的成员location指向该空间，size成员记录该空间大小，最后返回XLOGShmemInit()，让XLogCtlData *类型静态全局变量XLogCtl指向在shmem里给"XLOG Ctl"相关结构分配的内存地址。
　　
增加了xlog相关结构在"ShmemIndex"中的索引及在共享内存/shmem中分配了内存的xlog相关结构对象的结构如下。
　　
 

增加了xlog相关机构索引的共享内存索引"ShmemIndex"结构图

　　
 
　　
　　

 

 

控制文件结构图

　　

       上图中ControlFileData结构中的XLogRecPtr和CheckPoint不是指针，因此应该用右边的相应结构图代替，把这两个合进去有点费劲，将就着看吧。

 

 

 

XLog相关结构图